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本书涉及了量子力学、统计物理、固体物理及半导体物理方面的基本知识。内容包括：微观粒子的状态、晶体中原子状态、晶体中的电子状态和半导体中电子的状态等。主要描述了量子力学的基本原理和大量微观粒子的统计分布；晶体中电子、原子运动的普遍规律及能带的概念；半导体中载流子运动的特点及载流子的控制原理及方法。各章均附有习题。本书将量子力学、统计物理、固体物理及半导体物理等有关内容有机地结合起来，并用生动通俗的方式叙述和讲解相关知识。在重视传统知识架构和知识点的基础上，还适当增添了少量人文色彩，参考了新兴的科普作品，加入了实用的软件介绍。人员参考。

目  录

第1章   微观粒子的状态
 1. 1   微观粒子的力学    
   1. 1. 1   实与虚   
   1. 1. 2   经典物理      
   1. 1. 3   量子的发现     
   1. 1. 4   量子力学的诞生    
   1. 1. 5   正统解释       
 1. 2   单个微观粒子的状态   
   1. 2. 1   哈密顿力学    
   1. 2. 2   薛定谔方程     
   1. 2. 3   物理量与算符       
   1. 2. 4   势阱模型    
   1. 2. 5   谐振子模型      
   1. 2. 6   氢原子模型      
   1. 2. 7   势垒模型       
   1. 2. 8   微扰问题       
 1. 3   大量微观粒子的状态    
   1. 3. 1   经典统计分析原理    
   1. 3. 2   麦克斯韦—玻耳兹曼分布    
   1. 3. 3   玻色—爱因斯坦分布   
   1. 3. 4   费米—狄拉克分布    
   1. 3. 5   与其他力学的联系       
 1. 4   量子场论   
     问题与习题     
第2章   晶体中原子的状态
 2. 1   固体原子的结合     
   2. 1. 1   原子间的力   
   2. 1. 2   原子间的键   
  . 2   晶体原子的排列    
   2. 2. 1   晶体和非晶体   
   2. 2. 2   晶体的几何结构   
   2. 2. 3   晶体的物理结构  
   2. 2. 4   晶格的倒易结构    
 2. 3   晶体原子的振动     
   2. 3. 1   近似与简化     
   2. 3. 2   经典理论    
   2. 3. 3   量子理论    
 2. 4   晶体的热学性质 
   2. 4. 1   晶格振动的热容量 
   2. 4. 2   晶格振动的热膨胀     
   2. 4. 3   晶格振动的热传导     
 问题与习题    
第3章   晶体中的电子状态
 3. 1   金属中的电子     
   3. 1. 1   金属电子气    
   3. 1. 2   电子的统计分布    
   3. 1. 3   电子的热容     
 3. 2   晶体中的电子—普遍解    
   3. 2. 1   全模型  
   3. 2. 2   近似和简化    
   3. 2. 3   布洛赫波函数    
   3. 2. 4   能带与能带论     
 3. 3   晶体中的电子—具体解     
   3. 3. 1   近自由电子近似     
   3. 3. 2   紧束缚近似     
   3. 3. 3   其他近似算法     
   3. 3. 4   常用软件   
 3. 4   外界作用下的电子     
   3. 4. 1   电子跃迁     
   3. 4. 2   电子输运     
 问题与习题    
第4章   半导体中电子的状态
 4. 1   电子的分布   
   4. 1. 1   载流子   
   4. 1. 2   载流子的分布     
   4. 1. 3   载流子的数量     
 4. 2   载流子的调节    
   4. 2. 1   本征半导体   
   4. 2. 2   掺杂半导体——原理   
   4. 2. 3   掺杂半导体——计算     
 4. 3   载流子的复合   
   4. 3. 1   非平衡少子的寿命    
   4. 3. 2   直接复合     
   4. 3. 3   间接复合     
   4. 3. 4   表面复合    
 4. 4   载流子的散射    
   4. 4. 1   晶格振动散射    
   4. 4. 2   电离杂质散射     
 4. 5   载流子的漂移     
   4. 5. 1   迁移率     
   4. 5. 2   电导率    
   4. 5. 3   强电场效应     
 4. 6   载流子的扩散     
   4. 6. 1   净扩散   
   4. 6. 2   内建电场    
 4. 7   载流子的完整运动     
 问题与习题    
第5章   半导体中电子的控制
 5. 1   半导体与外界作用     
   5. 1. 1   半导体与热     
   5. 1. 2   半导体与光   
   5. 1. 3   半导体与磁     
   5. 1. 4   半导体与力    
 5. 2   半导体与金属     
   5. 2. 1   接触能带图   
   5. 2. 2   整流接触     
   5. 2. 3   欧姆接触   
 5. 3   半导体与半导体    
   5. 3. 1   pn结     
   5. 3. 2   pn结的常规特性   
   5. 3. 3   pn结的异常特性   
   5. 3. 4   异质结     
 5. 4   半导体与绝缘体 
   5. 4. 1   绝缘栅结构  
   5. 4. 2   介质电荷  
   5. 4. 3   表面态     
 问题与习题
附录   常用物理常数
参考文献

前  言

     “电子工程物理基础”涉及了量子力学、统计物理、固体物理及半导体物理等方面的有关基本知识内容。
   量子力学、统计物理、固体物理一直是综合性大学物理系的重要理论基础课。随着现
代科学技术的发展需要大量的、多种多样的新材料、新器件，这些新材料和新器件利用了固
体各方面的性质。这就要求工科院校相关专业的学生应具备有关理论基础知识。所以，多年
来大多数工科院校的电子工程及有关专业类普遍开设了量子力学、统计物理、固体物理和半
导体物理的课程。编者在多年的教学实践中感到，从工科院校电子工程等专业类的培养目标、课程设置以及学生对理论基础知识需求的深度、广度来看，都与理科院校物理系存在很大
的差异。因此，沿用过去的模式，分门别类去讲授这几门课,显然难以适应工科院校的特点及专业方向的发展物理。此外，这几门课本身有着内在的联系，量子力学、量子统计是学习固体物理的基础，而半导体又是固体物理的一个重要分支。基于上述原因，我们尝试着将这几门课中有关内容有机地整合，作为一门课讲授。为此，编写了这本配套的教材“电子工程物理基础”。 本教材在2002年出版后,便用多届效果不错,并于2006年被正式划入“普通高等教育‘十一五’国家级规划教材”。
    本教材以非物理专业的本科生为主要对象，重在讲解最基本的物理概念和物理思想。本次的教材修改注重避开较高深的数学知识，深入浅出，强调激发思考兴趣的培养。如在介绍第1章量子力学时，我们注重烘托与之相衬的思维革命的氛围，使同学们意识到原来一切传统都已被颠覆，然后自然提出“究竟物体中的原子和电子是什么样”的问题。第2章和第3章便分别回答这两个问题，并试图用已经讲过的量子力学原理，而不是复杂公式，去引导同学们适应这种新的思维习惯。第4、第5章讲到半导体物理和技术的时候，则突出人们渴望把知识转为实用的心情，用“如何驾驭电子和原子”这个问题贯穿始末，激发读者的学习兴趣。
    在全书在结构安排上，努力尝试“两点一线”的做法。一点是历史，一点是现实，以历
史和逻辑为线索，一步步织出理论轮廓，最后形成完整的知识图案。在重视传统知识架构和
知识点的基础上，还适当增添了少量人文色彩，参考了新兴的科普作品，加入了实用的软件
介绍。
    “电子工程物理基础”教材力图将量子力学、统计物理、固体物理及半导体物理等基础知识有机地结合起来，并用生动、通俗的方式叙述和讲解相关知识。希望通过本教材的学习，读者能意识到，理论并不只是旧书架上的古董，而是技术之源，创新之本，发展之实。总的来说，使读者知道知识是谁，从何而来，向何而去，是我们的宗旨。期待能为此目标，在众位老师和同学读者的批评和指导下，于实践中反复历练，尽善尽美。
    本次重编，第1章增加了在量力学方面的最新发展及例题。第2章进行了小节内容调整，合并及充实，对晶体结构方面的内容细化讲解，增加例题，同时增加了2. 5节，介绍能带结构的数值计算方法。第3~4章也进行各小节的内容细化，增加应用案例和例题。第5章增加了半导体新材料新器件及其应用。

    考虑到不同学校不同专业对该课程的教学要求不尽相同，本教材使用时可分两种类型进行讲授，一种方式是主要讲前3章，为32~48学时。后两章关于半导体物理和技术方面的内容作为前3章基本知识的应用实例简单提一下，让读者根据需要自学；因为，许多学校在后续还开设“半导体物理学及相关课程”。另一种方式5章全讲，约64学时。
    本教材的第一版由东南大学唐洁影、刘柯林、汪开源三位执笔。
    本次由东南大学唐洁影、宋竞对原教材进行重编。

  编者
    2011年2月于南京

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电子工程物理基础（第2版）